DE675417C - Roehrengenerator mit gestaffelter Frequenzeichung - Google Patents

Roehrengenerator mit gestaffelter Frequenzeichung

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DE675417C
DE675417C DES122682D DES0122682D DE675417C DE 675417 C DE675417 C DE 675417C DE S122682 D DES122682 D DE S122682D DE S0122682 D DES0122682 D DE S0122682D DE 675417 C DE675417 C DE 675417C
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DE
Germany
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tube generator
resistances
generator according
capacitors
frequency
Prior art date
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Expired
Application number
DES122682D
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Dr Andreas Jaumann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens and Halske AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens and Halske AG
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens and Halske AG, Siemens AG filed Critical Siemens and Halske AG
Priority to DES122682D priority Critical patent/DE675417C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE675417C publication Critical patent/DE675417C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/20Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising resistance and either capacitance or inductance, e.g. phase-shift oscillator
    • H03B5/22Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising resistance and either capacitance or inductance, e.g. phase-shift oscillator active element in amplifier being vacuum tube

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

  • Röhrengenerator mit gestaffelter Frequenzeichung Veränderbare Meßgeneratoren, die mit einem Schwingungskreis (L, C) in Rückkopplungsschaltung arbeiten, haben bekanntlich den Nachteil, daß ihre Frequenz (o) _-_ -a .-r f) der Formel entspricht. Will man einen bestimmten Frequenzbereich überstreichen, so muß man daher bei konstantem L die Kapazität C im Verhältnis 7,= verändern. Infolgedessen ist eine direkte Eichung des Generators nach Frequenzen nur in einem engen Frequenzbereich v ` 3 möglich. Nur in diesem Falle kommt man mit einem einzigen Drehkondensator aus und braucht noch nicht feste Zusatzkondensatoren. Hierdurch ist andererseits ein häufiger .Spulenwechsel bedingt.
  • Trotzdem ist die Ablesegenauigkeit beschränkt; denn wenn eine Drehung des Kondensators tun z8o° eine -Frequenzänderung im Verhältnis i : 3 bewirkt, so entsprichtbei logarithmischer Frequenzkurve, also im günstigsten Falle - r ° Verdrehung o,6 ";" Frequenzänderung. Macht man aber die Bereiche kleiner, so muß man die Spulen noch häufiger umschalten. Läßt man andererseits die Zuschaltung einiger fester Zusatzkondensatoren zum Drehkondensator zu und nimmt dabei die Unübersichtlichkeit einer mehrfachen Skalenteilung des Drehkondensators für direkte Ablesung in Kauf, so erweist es sich als schwierig, die Amplitude in dem großen Frequenzbereich jeder Spule konstant zu halten. Die Ursache hierfür ist vor allein der verhältnismäßig große Verlustwinkel der Spulen. Aus diesem Grunde wird man auf jeden Fall neben dem Kondensator auch die Spulen öfters umschalten müssen.
  • Hat man eine Ausbildung des Schwingungskreises gewählt, die eine im Vergleich zu der später angeführten Lösung unbequeme, aber genaue Ablesung der Frequenz gestattet, z. B. durch sehr häufiges Umschalten der Spulen bei kleinem Variationsbereich des Drehkondensators, so wird die absolute Frequenzgenauigkeit des Senders bestimmt und begrenzt durch die zeitliche Konstanz und den Temperaturgang der Spulen; denn beide Größen sind bei Spulen wesentlich ungünstiger als bei Kondensatoren, so daß die Vermeidung von Spulen eine wesentliche Verbesserung in dieser Richtung ergibt. Schließlich ist die Ausführung der Spulen für Schwingungskreise zur Erzeugung sehr tiefer Frequenzen unter etwa 3o Hz schwierig und kostspielig.
  • Die Erfindung zeigt einen Weg, durch dcyi die oben geschilderten Nachteile vermieden werden können. Sie macht Gebrauch voit einem an sich bekannten Röhrengenerator; bei dem die Rückkopplung über ein nur aus Wirkwiderständen und gleichartigen Blindwiderständen bestehendes phasendrehendes Netzwerk erfolgt. Bei diesen Röhrengeneratoren besteht eine lineare Abhängigkeit zwi-, scheu der Frequenz und dein Wert der frequenzbestimmenden Elemente.
  • Bei Verwendung eines solchen Röhrengenerators, insbesondere für Meßzwecke, werden gemäß der Erfindung die Blindwiderstände in allen Gliedern gleichartig, vorzugsweise dekadisch, in Stufen unterteilt und die gleichen Stufen der verschiedenen Glieder gleichzeitig um gleiche Beträge bzw. im gleichen Verhältnis geändert, wobei die ein-. zelnen Stufen jedoch unabhängig voneinander veränderbar sind. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau erreicht man einen sehr großen Frequenzbereich. Infolge der vorzugsweise dekadischen Staffelung der Frequenzeinstellurig und dadurch, daß die entsprechenden Stufen der Glieder zwangsläufig uni gleiche Beträge bzw. im gleichen Verhältnis geändert werden, ist eine direkte Frequenzechung möglich. Es können so die Kapazitätsschalter jeder Stufe unabhängig voneinander nach Frequenzen beschriftet werden.
  • Die Verwendung von Kondensatoren als Blindwiderstände ist-vorzuzielien, da Kondensatoren gegenüber Selbstinduktivitäten wesentlicher günstiger sind; insbesondere in hezug auf zeitliche Konstanz.und Tempera-"_turgang. Eine bevorzugte Ausführungsform . der Erfindung sieht nun vor, hierbei die die ,fiiidwiderstände bildenden Kapazitäten in @;tleert" Querzweigen und die Wirkwiderstände rn den Längszweigen anzuordnen. Hierdurch werden die Störeinflüsse, die insbesondere durch Schaltkapazitäten auftreten können, vermieden.
  • In der Fig. i ist eine Schaltung eines Röhrengenerators, bei dein die Rückkopplung nur über Kondensatoren und Widerstände erfolgt, in ihrem grundsätzlichen Aufbau gezeigt. Die Schaltung unterscheidet sich von den bekannten Schaltungen, die die Kapazitäten im Längszweig aufweisen. Für die lineare Abhängigkeit der Frequenz von dein Wert der frequenzbestimmenden -Elemente ist dies jedoch uribeachtlich. Ein Dreielektrodenrohr (Steilheit S, Durchgriff D, innerer Widerstand R) ist über ein phasendrehendes Netzwerk, bestehend aus den Querkondensatoren Cl, C2, C3 und den Längswiderständen r1 und r2, rückgekoppelt. Die Spannung am Gitter sei mit e1, die EMK im Anodenkreis mit E bezeichnet. Um einen möglichst einfachen Aufbau zu erhalten; wird man die drei Querkondensatoren im allgemeinen gleichwählen Cl = C2 = C3 = C ; ebenso die Widerstände r1 = r, = r. Für diesen Fall sei die Rechnung durchgeführt; doch ist diese Beschränkung nicht grundsätzlich. Bezeichnen wir die Spannung an C.. mit e;,,, die Spannung an C3 mit e; die Ströme in R mit i, in 3-. mit i.= und in r1 mit il, so gelten für die Ströme und Spannungen die folgenden Beziehungen: Aus der Bedingung, daß die Spannung am Gitter gegenüber der EMK im Anodenkreis uni i8o° phasenverschoben sein muß, findet man die Frequenz; in der sich eine Schwingung erregen kann. Die Frequenzbedingun; ist nach der Gleichung (i) offenbar erfüllt, wenn der nicht reelle Teil gleich Null wird, d. h. wenn 3 (1' -f- R) ._._ 0)"C=Rr----- o ist. Daraus ergibt sich für to cler Wert Die !lmplitudenbedingung, d. h. die Bedingung dafür, claß Selbsterregung eintritt, ergibt sich aus i zu Setzt man in Gleichung (3) den in (2) ermittelten @-,N'ert für a) ein, so erhält man Aus Gleichung (2) ergibt sich, daß sich die Frequenz des Generators, falls r und 1Z konstant gehalten werden, proportional mit -1.`;- ändert. Man erhält also bei Änderung voll C bereits einen wesentlich größeren Frequenzbereich, als dies bei mit Schwingungskreisen in Rückkopplungsschaltung arbeitenden Generatoren der Fall ist, da sich bei diesen die Frequenz proportional finit ändert, wenn L als konstant angenommen wird. Bei Aufteilung der Kondensatoren in vorzugsweise dekadisch unterteilte Stufen, die zwangsläufig miteinander geändert werden, ist eine bequeme und genaue direkte Frequenzeichung möglich. Zu diesem Zweck ordnet man jeder Dekade einen Kapazitätsschalter zu, dessen Kondensatoren sich wie i : io : iöo usw. verhalten und dessen Stufen gleichen Schritten von also von co entsprechen. Durch Reihenschalten der Schalter erhält man den gewünschten Effekt, daß jeder Schalter unabhängig von dem anderen nach Frequenzen beschriftet werden kann, die nach Dekaden gestaffelt sind, entsprechend der Gleichung Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Stufenanordnung der Kondensatoren. Es sind hier beispielsweise drei in Reihe geschaltete Stufen 1, 2, 3 entsprechend drei Dekaden der Frequenz vorgesehen; jede Stufe wiederholt sich dreimal entsprechend den Kondensatoren Cl, C., C, in Fig. i und weist zehn Kontaktstellungen ral ... nlo auf. In diesen Stellungen werden bei der ersten Stufe wahl-Weise ini Verhältnis gestaffelte Kondensatoren eingeschaltet, bei der zweiten Stufe Kondensatoren der Größen bis C, und bei der dritten Stufe Kon densworen der Werte i oo Co, Urn die Voraussetzungen einzuhalten, auf Grund deren die Gleichung (3) aufgestellt wurde, ist es erforderlich, daß die Kondensatoren der drei gleichen Stufen jeder Dekade (C1, C., C3) gleichzeitig geschaltet «erden, da andernfalls die Bedingung C'i = C_ = C3 - C nicht erfüllt ist. Dies 1ä ßt sich zwangsläufig dadurch erreichen, daß die Schalter der Stufen 1, 2, 3 in den einzellien Querreiben mechanisch miteinander gekoppelt sind.
  • hlit einer Schaltung gemäß Fig. 3 läßt sich ein sehr großer Frequenzbereich (etwa i Hz bis ioo l;Hz) erzielen. Die Schirmgitterröhre i ist über ein aus mehreren Widerständen und Querkapazitäten bestehendes Phasendrehendes Netzwerk in grundsätzlich der gleichen Anordnung, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, rückgekoppelt. Urn zu vermeiden, daß- der Anodengleichstrom der Anodenstromquelle A an das Gitter der Schwingröhre i oder der nachgeschalteten Verstärkerröhre -2 gelangt (beide Röhren sind als Schirmgitterröliren ausgebildet), ist der Sperrkolidensator 3 und im Gitterkreis der Kondensator q. vorgesehen. Der Verstärkerröhre 2 wird nur ein Teil der Gitterspannung der Schwingröhre i zugeführt, uni, eine übersteuerung zu vermeiden. Hierzu dient der Spannungsteiler aus den Widerständen 5 und io. Da sich bei hohen Frequenzen die zwischen 7 und S angedeutete Parallelkapazität der Röhre 2 zum Widerstand io ungünstig auswirken würde, muß der kleine Kondensator 6 v orgesehen werden, der die Spannungsteilung frequenzunabhängig macht. Der Widerstand 9 und der Kondensator i i dienen zur Erzeugung der störungsfreien Gittervorspannung für die Röhren. Mit 12 ist der Verbraucher angedeutet, im vorliegenden Falle ein Olimscher Widerstand. 15 bis 2o sind Ohmsche Widerstände, die in Dekaden gestuft sind.
  • Hierdurch erhält man den großen Frequenzbereich in einer wirtschaftlichereil Weise, als es durch Anordnung noch weiterer Kondensatordekaden möglich wäre. Bei einer absoluten Genauigkeit der eingestellten Frequenz von o,i°/o, die man erreichen kann, wäre es unzweckmäßig, mehr als vier Kondensatordekadenschalter vorzusehen, da die Frequenz niemals auf mehr als vier Stellen abgelesen werden darf. Praktisch ist dieser Weg auch deshalb -kaum möglich, weil man zu unausführbaren Größen der Kondensdtoren gelangen würde.. Dagegen kann man den Frequenzbereich dadurch erweitern, daß man die Widerstände r umschaltet und dadurch mit denselben Kondensatoren eine z. B. zehnmal oder hundertmal tiefere Frequenz erhält. Da der innere Widerstand R der Schwingröhre i meist groß gegen r ist, so folgt aus Gleichung (2), daß der Widerstand x annähernd in dekadischen Stufen zu sehalten ist. ' Für die praktische Ausführbarkeit der Schaltung ist es ein wesentlicher Vorteil, daß das phasendrehende Netzwerk im Punkt 35 geerdet wird, so daß sämtliche Kondensatorstufenreihen des Rückkopplungsnetzwerkes einpolig an Erde liegen. In den einzelnen Stufenreihen sind die Dekaden so geordnet, daß die größten Kondensatorwerte unmittelbar an Erde liegen und sich die kleineren Werte dekadisch geordnet anschließen. Dadurch werden schädliche Kapazitäten, die die Richtigkeit der gestaffelten Frequenzablesung stören könnten, vermieden bzw: möglichst unschädlich gemacht. Dies ist ein praktisch ausschlaggebender Vorteil gegenüber der Verwendung von Brückenschaltungen u. ä. zur Erreichung der Phasendrehung, bei denen die Spannung nicht einpolig geerdet erhalten werden kann.
  • Die letzte Stufe der dekadisch gestuften Kondensatoren kann man durch miteinander gekoppelte Drehkondensatoren ersetzen, wodurch man eine kontinuierliche Frequenzeinstellung erhält.

Claims (7)

  1. PATEN TANS1'RÜ CiiR i. Röhrengenerator, irrbesondere für Meßzwecke; bei dem die Rückkopplung über ein phasendrehendes Netzwerk erfolgt, das nur aus Wirkwiderständen und gleichartigen Blindwiderständen (nur Kondensatoren oder nur Selbstinduktivitä ten) aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindwiderstände in allen Gliedern gleichartig, vorzugsweise dekadisch, unterteilte Stufen aufweisen und daß die gleichen Stufen der verschiedenen Glieder gleichzeitig um gleiche Beträge bzw. im gleichen Verhältnis geändert werden, wobei die einzelnen Stufen jedoch unabhängig voneinander veränderbar sind.
  2. 2. Röhrengenerator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ä,#'irlc--siderstände aller Glieder in Stufen urngeschältet «erden.
  3. 3. Röhrengenerator nach Anspruch i oder 2 unter Verwendung von Kapazitäten und Widerständen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäten in den Querzweigen, die Widerstände in den La ngszweigen angeordnet sind. q..
  4. Röhrengenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Kondensatorreihen des -Netzwerkes einpolig geerdet. sind.
  5. Röhrengenerator nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch geken iizeichnet, daß sämtliche Kondensatorschalter die gleiche Anzahl von Schaltstellungen (i, -2 ... io) aufweisen, wobei die zugehörigen Kondensatoren im Verhältnis C, gestuft sind.
  6. 6. Röhrengenerator nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch Bekennzeichnet, daß die letzte Reihenstufe zur Feinregelung der Frequenz aus einem kontinuierlich verstellbaren Drehkondensator besteht.
  7. 7. Röhrengenerator nach Anspruch und den folgenden, dadurch gekennzeichnet, claß die Längswiderstände, die zwecks Erweiterung des Frequenzbereiches unigeschaltet werden, so bemessen sind, daß eine dekadische Freduenzä nderung iof, ioo j') eintritt.
DES122682D 1936-05-15 1936-05-15 Roehrengenerator mit gestaffelter Frequenzeichung Expired DE675417C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE973054C (de) * 1948-10-02 1959-11-19 Siemens Ag Anordnung mit Sender und UEberlagerungsempfaenger fuer Mess- und Pruefzwecke

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE973054C (de) * 1948-10-02 1959-11-19 Siemens Ag Anordnung mit Sender und UEberlagerungsempfaenger fuer Mess- und Pruefzwecke

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